超高层建筑是现代城市群中的耀眼明珠,也是未来城市发展的主流选择。近年来,中国已成为世界超高层建筑规划或建造的主战场,各种结构高度高、结构形式复杂的超高层建筑层出不穷。超高层建筑会不可避免地受到环境温度的影响。持续、动态的环境温度会使结构形成不均匀温度场并由此产生周期性的内力和变形,严重时甚至造成结构构件的损伤或破坏,具有较大的安全隐患。因此,为全面了解环境温度作用下超高层结构的力学状态,本文开展了超高层结构时变温度场及温度效应监测与计算方法研究,主要包括以下内容:（1）超高层结构温度监测系统的构建与监测数据分析。为335米高的武汉长江航运中心搭建了温度监测系统,包括监测内容的选取、系统布局和数据采集、传输、存储等内容;分析了温度监测数据和应变监测数据的长期、短期和空间分布特性,并对温度和应变的相关性进行了研究。（2）基于“虚拟太阳法”的超高层结构时变温度场计算方法研究。首先提出了一种适用于超高层结构的参数化热传导有限元模型建模方法,然后引入辐射历计时系统,改进了太阳的相对位置计算公式;在ANSYS平台上建立结构模型和虚拟太阳,利用半立方体法识别结构阴面和阳面单元,分别在阴面和阳面单元上施加不同的热边界条件,实现了温度场的实时、自动计算。最后,以武汉长江航运中心为工程算例,验证了“虚拟太阳法”的可行性。（3）超高层结构温度应变理论公式推导与应用研究。借鉴桥梁结构温度应变的推导思路,推导了超高层结构重要竖向构件在非均匀温度场作用下的温度应变理论公式,包括基于广义悬臂柱模型的柱温度应变计算公式和基于多层变截面悬臂柱模型的核心筒温度应变计算公式;利用数值算例验证了温度应变公式的正确性,最后将温度应变公式应用于武汉长江航运中心,用于计算温度应变和温度应力。（4）超高层结构温度变形计算模型与预测方法研究。基于超高层温度变形模式为弯曲型的假设,利用虚功原理推导了应变和变形的数学关系式;结合温度应变公式,推导了超高层主体结构的温度变形理论模型,采用偏最小二乘回归法解决了求解温度变形系数时温度矩阵存在多重相关性的难题;最后基于武汉长江航运中心数值算例,验证了偏最小二乘回归法在求解温度变形回归模型时的有效性并成功实现了温度变形的计算和预测。本文对超高层结构时变温度场及温度效应的监测与计算进行了系统的研究,不仅提供了丰富的现场监测数据,而且建立了一套完整的超高层结构温度效应计算方法,能为我国设计、施工和研究人员提供丰富的技术和理论指导。